DE2949990A1

DE2949990A1 - Reibkupplung zum uebertragen eines begrenzten drehmomentes

Info

Publication number: DE2949990A1
Application number: DE19792949990
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Schaan Frick; Walter Schaanwald Weilenmann
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1979-12-12
Filing date: 1979-12-12
Publication date: 1981-06-19
Also published as: CH648386A5; GB2064682A; FR2471512B1; JPS5690124A; GB2064682B; FR2471512A1; US4365961A

Description

D?. IiERG DIPL-ING. 5TAPF DIPL.-ING. SCHWABF DR. DR. SANDMAlR

PATENTANWÄLTE

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Postfach 860245 · 8000 München 86 £. *J H+J yj *J \J

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Anwaltsakte: 30 619 W> Dez. 1979

HILTI AG Schaan / Fürstentum Liechtenstein

Reibkupplung zum Übertragen eines begrenzten

Drehmomentes

«(089)988272 Telegramme: 130025/0197 Bankkonten: Hypo-Bank München 44101228»

98827J BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code HYPO DE MM

988274 TELEX: B»>ei Vereinshuik München 453100(BLZ 70020270)

983310 0524SMBERGd Pwlscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

HILTI AKTIENGESELLSCHAFT IN SCHAAN Fürstentum Liechtenstein

Reibkupplung zum Uebertragen eines begrenzten Drehmomentes

Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung zum Uebertragen eines begrenzten Drehmomentes, mit zwei scheibenförmigen Triebteilen, die unter axialem Verschieben entgegen einer Federkraft gegenseitig auskuppelbar sind.

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Bei motorisch angetriebenen Handwerkzeugen, wie beispielsweise Handbohrmaschinen oder Bohrhämmer, ist aus Sicherheitsgründen im Drehantrieb zwischen Motor und Werkzeug eine Sicherheitskupplung vorzusehen, die bei allfälligem Blockieren des Werkzeuges zufolge Verklemmens im Bearbeitungsmaterial den Kraftfluss zwischen Motor und Werkzeug unterbrechen soll.

Fast ausschliesslich v/erden zu diesem Zwecke mechanische Sicherheitskupplungen eingesetzt, wobei es sich vor allem um Kugelrastkupplungen oder Reibkupplungen handelt. Den bekannten Ausführungen dieser beiden Kupplungsgattungen ist der erhebliche Nachteil zu eigen, das nach Ueberschreiten des maximalen kupplungsbezogenen Drehmomentes die Triebteile der Kupplung sich gegenseitig zwar verdrehen können; dieses gegenseitige Verdrehen erfolgt jedoch unter einem im Vergleich zum Auslösemonent noch relativ hohen Leerlaufmoment, so dass der Handhabende trotz erfolgtem Auslösen der Kupplung bei weiterlaufendem Motor einer Gefährdung durch das sich auf den Handgriff des Gerätes übertragende hohe Leerlaufmomentes ausgesetzt bleibt.

Eine bekannte Reibkupplung besteht aus einem scheibenförmigen Triebteil, der drehfest auf einer Antriebswelle sitzt. Ein zweiter scheibenförmiger Triebteil, der die Abtriebsfunktion erfüllt, ist auf dem ersten Triebteil konzentrisch und axial verschieblich gelagert. Mittels einer Druckfeder wird der zweite Triebteil zwecks Uebertragung eines Drehmomentes unter Zwischenlage einer Reibscheibe gegen eine Stirnfläche des ersten Triebteiles gepresst. Wird das durch den Reibwert der Reibscheibe und die Federkraft definierte begrenzte Drehmoment überschritten, so verdrehen sich die beiden Triebteile gegeneinander, wobei während dieses Verdrehens die Druckfeder die beiden Triebteile mit der Reibscheibe in reibschlüssigem Berührungskontakt hält, so dass das besagte nachteilig hohe Leerlaufmoment zwischen den Triebteilen gegeben ist.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitskupplung zum Uebertragen von Drehmomenten zu schaffen, die sich durch ein minimales Leerlaufmoment auszeichnet.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen den Triebteilen Wälzkörper angeordnet sind, die derart in Vertiefungen der Triebteile sitzen, dass die Reibflächen in Kontakt stehen und beim Auftreten gegenseitigen Verdrehens der Triebteile zufolge Ueberschreitens des begrenzten Drehmomentes die Wälzkörper unter axialem Verschieben der Triebteile entgegen der Federkraft aus den Vertiefungen wenigstens eines Triebteiles gelangen.

Die Triebteile stehen durch die Federkraft gegenseitig in reibschlüssigem Berührungskontakt, wobei sich der Reibsch uss durch entsprechende Wahl der Federkraft und geeignete Materialwahl für die Reibflächen der Triebteile steuern lässt. In diesem gekuppelten Zustand sitzen die zwischen den Triebteilen angeordneten Wälzkörper passiv in paarweise sich deckenden Vertiefungen beider Triebteile. Die Vertiefungen weisen zweckmässig gleiche Tiefe und Form auf.

Blockiert nun beispielsweise das Werkzeug beim Arbeitsvorgang, so wirkt auf die Triebteile schlagartig ein sehr hohes Drehmoment, das unter Ueberwindung des Reibschlusses zwischen den Triebteilen ein Verdrehen letzterer gegeneinander bewirkt. Mit Beginn dieses gegenseitigen Verdrehens gelangen die Wälzkörper zwangsweise zumindest aus den Vertiefungen des einen Triebteiles, was ein axiales Abheben dieses Triebteiles gegenüber dem anderen zur Folge hat. Damit wird aber auch der Berührungskontakt zwischen den Reibflächen der Triebteile augenblicklich unterbrochen, was somit auch für die Uebertragung des Drehmomentes zwischen den Triebteilen zutrifft.

Beim weiteren gegenseitigen Verdrehen der Triebteile rollen die Wälzkörper zwischen den Triebteilen ab und halten letztere in ausgekuppelter Stellung. Die Wälzkörper bilden

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demnach ein Wälzlager für die sich gegenseitig verdrehenden Triebteile, so dass das gegenseitige Verdrehen der Triebteile unter Rollreibung, und somit ohne nennenswerte Reibhemmung, erfolgt - es wird also ein minimales Leerlaufmoment erzielt.

Ein abermaliges Einkuppeln der Triebteile während deren gegenseitigen Verdrehens auch unter niederen Arbeitsdrehzahlen kann mit Sicherheit durch sägezahnförmig profilierte Vertiefungen unterbunden werden, wobei die Steilflanke in Rollrichtung der Wälzkörper vorgeordnet ist. Dadurch überspringen die Wälzkörper den tiefsten Bereich der Vertiefung, so dass die Kontaktflächen in Distanz zueinander bleiben.

Um einerseits ein definiertes und gleichmässiges Auskuppeln der Triebteile zu erzielen und andererseits ein planparalleles Führen der Triebteile zueinander im ausgekuppelten Zustand sicherzustellen, sind vorzugsweise zumindest drei Wälzkörper in gleichem Winkelabstand und in gleichem radialem Abstand zum Zentrum der Triebteile vorgesehen.

Während des gegenseitigen Verdrehens der Triebteile behalten die aus den Vertiefungen gelangten Wälzkörper beim Abrollen erfahrungsgemäss den gleichen Winkelabstand bei. Durch Verschmutzung oder andere störende Einflüsse kann sich im Laufe der Zeit jedoch der Winkelabstand ändern, weshalb nach einem weiteren Vorschlag die Wälzkörper zu deren Führung in einem Käfig gefasst sind. Der Käfig kann dabei zB als Stern, dessen Arme die Kugeln im Winkelabstand halten, gestaltet sein. Als vorteilhafte einfache Ausbildung des Käfigs hat sich jedoch ein Ring erwiesen, der im besagten Winkelabstand und entsprechend dem radialen Abstand der Vertiefungen vom Zentrum der Triebteile Aufnahmebohrungen für die Wälzkörper besitzt. Die Aufnahmebohrungen halten demnach die Kugeln auch im radialen Abstand zum Zentrum des Ringes beziehungsweise der Triebteile, was insbesondere bei hochtourigen Geräten, bei denen die Kupplungsteile bereits einer beachtlichen Fliehkraft ausgesetzt sind, von Vorteil ist.

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Als problemlos haben sich kugelförmige Wälzkörper erwiesen. Während auch zylindrische Wälzkörper, insbesondere zum Aufbringen grosser Auskuppelungskräfte, geeignet sein können, haben Kugeln im vorliegenden Einsatzfall doch den grossen Vorteil eines guten Abrollverhaltens. Zudem handelt es sich bei Kugeln um in beliebigen Qualitäten kostengünstig erhältliche Massenartikel.

Zur Führung der Kugeln in radialer Hinsicht weist nach einem weiteren Vorschlag zumindest einer der Triebteile eine ringförmige Führungsbahn auf. Durch diese konstruktive Massnahme kann unter Umständen auf das radiale Führen der Wälzkörper mittels eines Käfigs verzichtet werden.

Zur Erzielung hoher Kupplungskräfte weisen die Triebteile vorzugsweise kegelförmige Reibflächen auf. Die Winkelstellung der Reibflächen kann dabei zweckrnässig so gewählt werden, dass zwischen den Triebteilen ein selbsthemmender Eingriff zustande kommt.

Die Erfindung soll nunmehr anhand einer Zeichnung beispielshaft näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Reibkupplung in gekuppeltem Zustand in Schnittdarstellung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Reibkupplung gemäss Fig. 1, entsprechend dem Schnittverlauf H-II.

Die in Fig. 1 dargestellte Reibkupplung besteht aus einem treibenden Triebteil 1, der auf einer Welle 2 sitzt und mit dieser über einen Rundkeil 3 drehfest und axial unverschieblich verbunden ist. Auf dem scheibenförmigen Triebteil 1 sitzt konzentrisch ein weiterer, anzutreibender Triebteil 4 mit einer Aussenverzahnung 5. Der drehbaren Lagerung des

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Triebteiles 4 gegenüber dem treibenden Triebteil 1 dient ein Gleitlager 6, wobei dieses Gleitlager auch eine gegenseitige axiale Verschieblichkeit der Triebteile 1, 4 gewährleistet. Eine sich am Triebteil 1 abstützende Druckfeder 7 beaufschlagt den einen Triebteil 4, so dass dieser mit seiner kegelförmigen Reibfläche 8 gegen die korrespondierend kegelige Reibfläche 9 des anderen Triebteiles 1 gespannt wird, wodurch der Kupplungskontakt zustande kommt.

Die einander zugewandten Stirnflächen der beiden Triebteile 1, 4 weisen beispielsweise V-förmige Vertiefungen 11 beziehungsweise 12 auf, deren jeweils eine der beiden Triebteile in gekuppeltem Zustand der letzteren, wie in Fig. 1 gezeigt, einander gegenüberliegen. In jeweils einen solchen Paar von Vertiefungen 11, 12, deren es über den Umfang der Triebteile 1, 4 in gleichem Winkelabstand verteilt zumindest drei Stück gibt, sitzen als Kugeln 13 ausgebildete Wälzkörper. Letztere sind ferner in einem zwischen den Triebteilen 1, 4 drehbar angeordneten ringförmigen Käfig 14, das heisst in hierin vorgesehenen Aufnahmebohrungen 15, gefasst.

Als Führungshilfe für die Kugeln 13 im ausgekuppelten Zustand dient ferner eine ringförmige Führungsbahn 16 im Triebteil 4, die in Bezug auf die Welle 2 denselben Zentrumsabstand wie die Vertiefungen 12, 11 aufweist und somit in die drei Vertiefungen 12 einläuft.

Die Fig. 2 zeigt das Anordnen von jeweils drei Vertiefungen 11, 12 beziehungsweise Kugeln 13 in gleichem Winkelabstand. Ferner ist der Verlauf der im Vergleich zu den Vertiefungen 12 weniger tiefen Führungsbahn 16 verdeutlicht.

Bei Ueberschreiten des durch den Haftwert zwischen den Reibflächen 8, 9 definierten übertragbaren Drehmomentes beginnen sich die Triebteile 1, 4 gegenseitig zu verdrehen. Dadurch gelangen die Kugeln 13 zwangsweise aus den Vertiefungen 11,

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12 und drängen so die Triebteile axial auseinander, wodurch der Kupplungskontakt zwischen den Reibflächen 8, 9 unterbrochen wird. Bei weiterem gegenseitigen Verdrehen der
Triebteile 1, 4 rollen die Kugeln 13 sodann entlang der
Führungsbahn 16 beziehungsweise auf dem selben Kreisbogen auf der inneren Stirnfläche des Triebteiles 1. Die Triebteile 1, 4 werden so ausser Kupplungskontakt gehalten und können sich unter minimalem Leerlaufmoment gegeneinander
verdrehen.

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Leerseite

Claims

d r. b e r q dipl.-ing. stapf d;?l-ing. schwabe dr. dr. sandmair

Anwaltsakte: 30 610 patεν τα κwalte

8 MÖNCHEN 80 · M A U ER KIRCH ER8TR. Patentansprüche 2 9 Λ 9 9 9

Reibkupplung zum Uebertragen eines begrenzten Drehmomentes, mit zwei scheibenförmigen Triebteilen, die unter axialem Verschieben entgegen einer Federkraft gegenseitig auskuppelbar sind, dadurch gekennzeichnet , dass zwischen den Triebteilen Wälzkörper (13) angeordnet sind, die derart in Vertiefungen (11, 12) der Triebteile (1, 4) sitzen, dass die Reibflächen (8, 9) in Kontakt stehen und bei Auftreten gegenseitigen Verdrehens der Triebteile zufolge Ueberschreitens des begrenzten Drehmomentes die Wälzkörper unter axialem Verschieben der Triebteile entgegen der Federkraft aus den Vertiefungen wenigstens eines Triebteiles gelangen.
2. Reibkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest drei Wälzkörper (13) in gleichem Winkelabstand und in gleichem radialem Abstand zum Zentrum der Triebteile (1, 4) vorgesehen sind.
3. Reibkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper zu deren Führung in einem Käfig (14) gefasst sind.
4. Reibkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper als Kugeln (13) ausgebildet sind.
5. Reibkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Triebteile (1, 4) eine ringförmige Führungsbahn (16) für die Kugeln (13) aufweist.
6. Reibkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebteile (1, 4) kegelförmige Reibflächen (8, 9) aufweisen.
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ORIGINAL INSPECTED